Проектирование и расчет крановых металлических конструкций
Покупка
Тематика:
Проектирование. Конструирование
Издательство:
Издательство Уральского университета
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 184
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7996-2771-3
Артикул: 798580.01.99
Доступ онлайн
В корзину
В пособии рассмотрены основные положения расчета и проектирования металлических конструкций мостовых кранов на основе действующей нормативно-технической документации: основные положения по выбору расчетных случаев нагружения конструкций, методы расчета; выбор конструкционных материалов; расчеты необходимых размеров конструкции с учетом их оптимизации, основные принципы конструирования мостов и их элементов. Дана методика выполнения курсовой работы по дисциплине «Проектирование металлоконструкций подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин». Предназначено для студентов всех форм обучения направления 23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы», учебные планы которых предусматривают практические занятия и выполнение курсовой работы по дисциплинам «Строительная механика подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин» и «Проектирование металлоконструкций подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин».
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 23.03.02: Наземные транспортно-технологические комплексы
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина В. П. Жегульский, В. И. Миронов, О. А. Лукашук Проектирование и расчет крановых металлических конструкций Учебное пособие Под общей редакцией кандидата технических наук, доцента О. А. Лукашук Рекомендовано методическоим советом Уральского федерального университета для студентов вуза, обучающихся по направлению подготовки 23.03.02 — Наземные транспортно-технологические комплексы Екатеринбург Издательство Уральского университета 2019
УДК 621.874(075.8) ББК 39.9-02я73 Ж46 Рецензенты: кафедра горных машин и комплексов Уральского государственного горного университета (завкафедрой проф., д-р техн. наук Н. М. Суслов); проф., д-р техн. наук И. Г. Емельянов, главный научный сотрудник Институт машиноведения Уральского отделения Российской акаде- мии наук (ИМАШ УрО РАН) На обложке использовано изображение с сайта https://is.gd/WMB0T8 Ж46 Жегульский, В. П. Проектирование и расчет крановых металлических конструк- ций : учебное пособие / В. П. Жегульский, В. И. Миронов, О. А. Лукашук ; под общ. ред. канд. техн. наук, доц. О. А. Лука- шук ; Мин-во науки и высш. образования РФ. — Екатеринбург : Изд.-во Урал. ун-та, 2019. — 184 с. ISBN 978-5-7996-2771-3 В пособии рассмотрены основные положения расчета и проектирования метал- лических конструкций мостовых кранов на основе действующей нормативно-тех- нической документации: основные положения по выбору расчетных случаев нагру- жения конструкций, методы расчета; выбор конструкционных материалов; расчеты необходимых размеров конструкции с учетом их оптимизации, основные принципы конструирования мостов и их элементов. Дана методика выполнения курсовой ра- боты по дисциплине «Проектирование металлоконструкций подъемно-транспорт- ных, строительных и дорожных машин». Предназначено для студентов всех форм обучения направления 23.03.02 «На- земные транспортно-технологические комплексы», учебные планы которых пред- усматривают практические занятия и выполнение курсовой работы по дисципли- нам «Строительная механика подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин» и «Проектирование металлоконструкций подъемно-транспортных, строи- тельных и дорожных машин». Библиогр.: 24 назв. Табл. 35. Рис. 76. Прил. 2. УДК 621.874(075.8) ББК 39.9-02я73 ISBN 978-5-7996-2771-3 © Уральский федеральный университет, 2019
Введение Г рузоподъемные машины — высокоэффективное средство ком- плексной механизации и автоматизации подъемно-транспорт- ных, погрузочно-разгрузочных и складских (ПРТС) работ. Применение таких машин уменьшает объем использования тяже- лых ручных операций и способствует резкому повышению произво- дительности труда. Работоспособность, надежность и безопасность эксплуатации гру- зоподъемных кранов во многом зависят от качества исполнения их несущих металлоконструкций. В связи с этим к крановым металло- конструкциям предъявляются определенные требования: прочность, общая и местная устойчивость их элементов, статическая и динами- ческая жесткость, выносливость и вместе с тем минимально возмож- ная масса, высокая технологичность изготовления, ограниченные га- бариты и др. Выполнение этих требований должно обеспечиваться на стадии проектирования. Пособие создано с учетом существенных изменений, произошед- ших за последние годы в нормативно-технической литературе, посвя- щенной вопросам расчета и проектирования грузоподъемных кранов. В работу включены также материалы научных разработок последне- го времени, не отраженные в ранее выпущенных изданиях. Указан- ное позволит студентам, обучающимся на специальности «Подъем- но-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование», ознакомиться с уточненными методами расчета и проектирования ме- таллических конструкций мостовых кранов и в процессе выполнения курсовой работы по дисциплине «Строительная механика и метал- лические конструкции» приобрести практические навыки расчетно- проектных работ, связанных с металлическими конструкциями гру- зоподъемных кранов.
1. Основные положения расчета 1. Основные положения расчета В процессе эксплуатации кран испытывает различные воздей- ствия: силовые нагрузки (весовые, динамические, ветровые и др.) в различных сочетаниях. При любом сочетании этих воздействий металлоконструкция должна сохранять работоспособ- ность, обеспечивающую безопасность эксплуатации крана, т. е. на- пряжения, действующие в элементах конструкций, не должны пре- вышать допустимый уровень их несущей способности. Основополагающим документом по расчетам несущей способности является ГОСТ 28609–90 «Краны грузоподъемные. Основные поло- жения расчета» [4]. Этот стандарт регламентирует рассмотрение рас- четных ситуаций, величин и комбинаций расчетных нагрузок, приме- нение определенных методов расчета. 1.1. Расчетные ситуации При расчете крана следует учитывать следующие расчетные ситу- ации: — установившуюся, имеющую продолжительность того же порядка, что и срок службы крана или отдельных его элементов до спи- сания или капитального ремонта (если он планируется); — переходную, имеющую небольшую продолжительность по сравне- нию со сроком службы крана (транспортировка, монтаж и т. п.); — аварийную, характеризующуюся малыми продолжительностью и вероятностью появления.
1.2. Расчетные нагрузки Указанные ситуации определяют выбор соответствующих расчет- ных схем и условий нагружения их элементов, а также видов предель- ных состояний и других показателей, определяющих несущую способ- ность и работоспособность конструкции. 1.2. Расчетные нагрузки Вне зависимости от принятого метода расчета необходимо учиты- вать нагрузки следующих видов: — систематические, действующие при условиях, определенных экс- плуатационной документацией, как то: силы тяжести элементов крана и поднимаемого груза, динамические нагрузки, а также нагрузки, возникающие при выполнении краном каких-либо специальных технологических операций; — случайные, обусловленные метеорологическими факторами ра- бочего состояния, для мостовых кранов — нагрузки от переко- са и др.; — исключительные — ветровые нагрузки нерабочего состояния, ис- пытательные, сейсмические нагрузки и т. п.; — прочие — нагрузки, возникающие в процессе транспортировки и монтажа крана. При выполнении расчетов для каждого расчетного случая состав- ляются расчетные комбинации нагрузок, регламентируемые норма- ми расчета соответствующего типа крана и технологией его работы. Нагрузки подразделяются на нормативные и расчетные. Нормативные нагрузки задаются техническим заданием на про- ектирование, например, грузоподъемность крана, весовые нагрузки принятые по аналогии с ранее выполненными конструкциями, а так- же принимаемые по спецификациям, справочной литературе и т. д. Расчетные нагрузки назначаются с учетом возможного отклонения, как правило, в сторону увеличения: P = PН gf, (1.1) где P — расчетная нагрузка; PН — нормативная нагрузка; gf — коэффи- циент надежности по нагрузке, принимаемый по нормативам на про- ектирование.
1. Основные положения расчета 1.3. Комбинации нагрузок Комбинации нормативных и расчетных нагрузок, рекомендуемые ВНИИПТМАШ [13, 18], приведены в табл. 1.1. Обозначения в табл. 1.1 следующие. I, II, III — расчетные случаи нагружения: I — расчет на действие нормальных эксплуатационных нагрузок: ра- бота с эквивалентными грузами (как правило, меньше номинальной грузоподъемности и с учетом распределения масс грузов по количе- ству циклов). Данная комбинация используется при расчетах на вы- носливость; II — расчет на действие максимальных рабочих нагрузок. Комбина- ция рассматривается при проектных и проверочных расчетах на проч- ность и устойчивость; III — расчет на действие нерабочих нагрузок (ураганного ветра, ава- рийных нагрузок и др.). Учет ветрового давления производится при пролете крана свыше 32 м. Буквы А, Б, В, Г означают комбинации при различных сочетани- ях работы крана: А — кран и тележка неподвижны, производится ускоренный подъем (или торможение при опускании) груза. Комбинация нагрузок приме- няется для проектного или проверочного расчета главных балок мо- ста в средней части пролета; Б — разгон (торможение) крана при расположении тележки с гру- зом в середине пролета при совместном действии вертикальных и го- ризонтальных нагрузок; В — движение крана при расположении тележки с грузом у конце- вой балки. Комбинация используется для проверки прочности опор- ного сечения пролетной балки, концевой балки и узла сопряжения балок при совместном действии вертикальных нагрузок и горизон- тальной силы перекоса; Г — положение тележки с номинальным грузом в средней части про- лета. Комбинация используется для проектного и проверочного расче- та статической жесткости крана в вертикальной плоскости, в том чис- ле и при действии испытательного груза. В последнем случае расчеты проводятся на действие испытательного груза GИСП. По правилам Ро- стехнадзора [14] GИСП = 1,25GН.
1.4. Методы расчета Таблица 1.1 Комбинации нагрузок мостовых кранов общего назначения Нормативные нагрузки Комбинации расчетных нагрузок Виды нагрузок Обо- зна- чения I А I Б II А II Б II В II Г III Вес металличес- кой конструкции крана с учетом ко- эффициента толч- ков КТ GМК GМК KMKQGМ gМGМК gМКТGМК gМGМК – GМК Вес оборудования на конструкции Gi gGGi gGGi gGGi gGGi gGGi – Gi Вес тележки GT GT GT gТGТ gТGТ gТGТ GТ GТ Вес груза GГ, вклю- чая грузо-захват с учетом динами- ческих коэффици- ентов ψI и ψII GГ ψIgГGГ gГGГ ψIIgГGГ gГGГ gГGГ GН – Горизонтальные силы инерции PИ – PИ – PИ – – – Сила перекоса при движении крана PПЕР – – – – PПЕР – – Давление ветра PВЕТ – – PВЕТ PВЕТ – – PВЕТ 1.4. Методы расчета В соответствии с ГОСТ 28609–90 расчеты металлоконструкций гру- зоподъемных кранов должны производиться преимущественно по ме- тоду предельных состояний. Под предельным состоянием металлоконструкций понимается до- стижение неработоспособного состояния вследствие недопустимых дефектов, препятствующих безопасности эксплуатации, а восстанов-
1. Основные положения расчета ление работоспособности или технически невозможно, или экономи- чески нецелесообразно. Для крановых металлоконструкций установлено два предельных состояния. Первое предельное состояние — потеря несущей способности по ус- ловиям: — разрушения (хрупкого, вязкого, усталостного) элемента или со- единения конструкции; — достижения состояния, при котором дальнейшее увеличение на- грузок приведет к переходу конструкции или ее элемента в из- меняемую систему (например, вследствие потери устойчивости формы или достижения напряжениями в отдельных зонах сече- ния предела текучести). Основная расчетная зависимость при проверочных расчетах: S a g g i i fi d P R Н Ф Ј , (1.2) при проектных расчетах Ф Н і Sa g g i i fi d P R , (1.3) где PНi — нормативные значения внешних нагрузок для принятого расчетного случая; αi — усилие (момент) в рассчитываемом элемен- те (сечении) при Pi = 1; gfi — коэффициенты надежности по нагрузке (коэффициенты перегрузки), учитывающие возможность отклоне- ния действительной величины нагрузки от ее нормативного значения; Ф — геометрический фактор, зависящий от вида деформации элемен- та (площадь поперечного сечения, момент сопротивления и др.); R — расчетное сопротивление материала при данном виде деформации; gd — коэффициент неполноты расчета, учитывающий: степень ответ- ственности рассчитываемого элемента, зависящую от возможных по- следствий его разрушения; отклонение фактических геометрических размеров конструкции от проектных; качество изготовления конструк- ций; несовершенства расчета, связанные с неточностью расчетных схем, неполнотой принятых методов расчета. В общем случае коэффициент gd рассчитывается следующим образом: gd = g1 g2 g3, (1.4)
1.4. Методы расчета здесь g1 — коэффициент, учитывающий ответственность рассчитыва- емого элемента, т. е. возможные последствия от его разрушения. Обычно различают следующие случаи последствий [5]: — разрушение не вызывает прекращение работы крана; — разрушение вызывает остановку крана без повреждения или с по- вреждением остальных элементов; — разрушение элемента вызывает разрушение крана. Рекомендации по выбору величины коэффициента (g1=1,0…0,75) приведены в [22]. g2 — коэффициент, учитывающий отклонения в геометрических размерах конструкции и качестве соединения элементов. Можно принимать g2 = 0,90…0,95 для заводских соединений и g2 = 0,80…0,75 для монтажных и ремонтных соединений. g3 — коэффициент, назначаемый в зависимости от неточности рас- четных схем и неполноты принятых методов расчета. Максимальное значение коэффициента не может превышать g3 = 1,00. Второе предельное состояние — потеря несущей способности по ус- ловиям: — возникновения деформаций, препятствующих нормальной экс- плуатации крана при сохранении несущей способности по ус- ловиям первого предельного состояния; — возникновения длительных незатухающих колебаний, препят- ствующих достижению необходимой точности работы (для мон- тажных кранов) и оказывающих неблагоприятные воздействия на машиниста крана. Расчетные зависимости второго предельного состояния: SP C f i = ПРЕД ; (1.5) t t З ПРЕД Ј , (1.6) где SРi — расчетная комбинация нормативных нагрузок (gf = 1,0); С — коэффициент жесткости конструкции; tЗ — фактическое (расчетное) время затухания колебаний конструкции после подъема груза; fПРЕД и tПРЕД — предельные величины упругого прогиба и времени затуха- ния колебаний. Величина fПРЕД регламентируется нормами расчета и проектирова- ния в зависимости от типа крана [13, 18].
Доступ онлайн
В корзину